正文 第3章 光柵的發明(1)(2 / 3)

光速的首次測量

1849年,法國物理學家斐索用齒輪法首次在地麵實驗室中成功地進行了光速測量。斐索齒輪法裝置原理如圖,光源S發出的光束在半鍍銀的鏡子G上反射,經透鏡L1聚焦到。點,從。點發出的光束再經透鏡L2變成平行光束。經過8.67千米後通過透鏡會聚到鏡子上,再由M返回原光路到達G後進入觀測者的眼睛。置於O點的齒輪旋轉時把光束切割成許多短脈衝,他用的齒輪有720個齒,轉速為25轉/秒時達到最大光強,這相當於每個光脈衝往返所需時間為1/18000秒,往返的距離為17.34千米,由此可得光速C=312000千米/秒。

近代物理學大師——基爾霍夫

基爾霍夫(1824~1887)是德國著名物理學家,他對德國的理論物理學的發展有重大影響,在電學理論上作出了顯著成績。

1845年,他首先發表了計算穩恒電路網絡中電流、電壓、電阻關係的兩條電路定律。後來又研究了電路中電的流動和分布,從而闡明了電路中兩點間的電勢差和靜電學的電勢這兩個物理量在量綱和單位上的一致,使基爾霍夫電路定律具有更廣泛的意義。

他還與本生合作創立了光譜分析方法。把各種元素放在本生燈上燒灼,發出波長一定的一些明線光譜,由此可以極靈敏地判斷這種元素的存在。利用這一新方法,他發現了元素銫和銣。

基爾霍夫和本生使用的光譜儀模型。1859年,基爾霍夫做了這樣一個實驗,他用燈焰燒灼食鹽,即可得到鈉明線;他再使太陽光通過燈焰和分光鏡,當陽光較弱時,明線依然存在;然後他逐漸增強太陽光,當達到某一強度時,明線消失,並在同一位置上出現鈉暗線。在對這一現象的研究過程中,他得出了關於熱輻射的定律,後被稱為基爾霍夫定律:任何物體的發射本領和吸收本領的比值與物體特性無關,是波長和溫度的普適函數。並由此判斷:太陽光譜的暗線是太陽大氣中元素吸收的結果。這給太陽和恒星成分分析提供了一種重要的方法,天體物理由於應用光譜分析方法而進入了新階段。1862年他又進一步得出絕對黑體的概念。他的熱輻射定律和絕對黑體概念是開辟20世紀物理學新紀元的關鍵之一。1900年普朗克的量子論就發軔於此。

傖琴和X射線的發現

倫琴(1845~1923)是德國實驗物理學家。倫琴一生在物理學許多領域中進行過實驗研究工作,如對電介質在充電的電容器中運動時的磁效應、氣體的比熱容、晶體的導熱性、熱釋電和壓電現象、光的偏振麵在氣體中的旋轉、光與電的關係、物質的彈性、毛細現象等方麵的研究都做出了一定的貢獻,由於他對X射線的發現贏得了巨大的榮譽,以致這些貢獻大多不為人所注意。

1895年11月8日,倫琴在進行陰極射線的實驗時第一次注意到放在射線管附近的氰亞鉑酸鋇小屏上發出微光。經過幾天廢寢忘食的研究,他確定了熒光屏的發光是由於射線管中發出的某種射線所致。因為當時對於這種射線的本質和屬性還了解得很少,所以他稱它為X射線,表示未知的意思。之後,他對這種射線繼續進行研究。1896年1月23日,倫琴在自己的研究所中作了第一次報告;報告結束時,用X射線拍攝了維爾茨堡大學著名解剖學教授早期的冷陰極射線管。克利克爾一隻手的照片;克利克爾帶頭向倫琴歡呼三次,並建議將這種射線命名為倫琴射線。倫琴射線是人類發現的第一種所謂“穿透性射線”,它能穿透普通光線所不能穿透的某些材料。在初次發現時,倫琴就用這種射線拍攝了他夫人的手的照片,顯示出手的骨骼結構。這種發現實現了某些神話中的幻想,因而在社會上立即引起很大的轟動,為倫琴帶來了十分巨大的榮譽。1901年諾貝爾獎第一次頒發,倫琴就由於這一發現而獲得了這一年的物理學獎。